Горная отрасль входит в цифровой лабиринт: технология показывает, где шахты могут работать сами собой

Автоматизация постепенно охватывает всё больше отраслей, и горная промышленность — одна из самых сложных для внедрения высоких технологий — теперь тоже подходит к порогу больших перемен. Учёные Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" разработали цифровую модель, которая показывает, где именно горное предприятие может работать без участия человека, сохраняя стабильность всех процессов. Это шаг к промышленности будущего — полностью автономной, саморегулирующейся и максимально безопасной.

Горнодобывающий комплекс — это всегда многослойная система, где решение на одном участке может вызвать цепную реакцию на другом. Добыча зависит от природных условий, состава породы, особенностей рудника, выбранных технологий и десятков параметров оборудования. До сих пор не существовало инструмента, который мог бы связать воедино все элементы предприятия и построить логическую модель его работы. Разработка МИСиС впервые делает это возможным.

Зачем горной промышленности цифровая модель

Цифровая модель — это не просто визуальное представление процесса. Она объединяет оборудование, алгоритмы управления, технические параметры, данные датчиков и структуры взаимодействия. В результате становится понятно, где производственный цикл может работать автономно, какие блоки можно автоматизировать первыми и как изменения в одном участке отразятся на всей системе.

Эта модель даёт предприятиям инструмент стратегического развития: можно заранее просчитать риски, определить слабые места, спрогнозировать поведение комплекса при аварии или изменении параметров добычи.

Как работает разработка МИСиС

Основой технологии стало онтологическое моделирование — метод, который строит систему взаимосвязанных понятий. Он позволяет описывать предприятие как интеллектуальную структуру: каждая часть — от конвейера до датчика вибрации — становится элементом единой модели.

"Наша разработка позволит описывать предприятия не на уровне слабо структурированных сведений, а в виде логической модели, понятной как человеку, так и машине. Это необходимый шаг к созданию по-настоящему автономных промышленных систем, где программные агенты способны взаимодействовать, анализировать данные и самостоятельно регулировать производственные процессы", — подчёркивает старший преподаватель кафедры автоматизированных систем управления НИТУ МИСИС Сергей Дерябин.

Главная ценность разработки — её способность выявлять зоны, где человек может быть заменён программными агентами, не нарушая устойчивости технологической цепочки.

Таблица: что входит в цифровую модель МИСиС

Почему автоматизация в горном деле сложнее, чем в других отраслях

Горная промышленность сильно отличается от металлургии, химического производства или машиностроения тем, что:

• не существует типовых рудников — каждый уникален;
• природные параметры меняются ежедневно;
• оборудование работает в агрессивной среде;
• многие процессы происходят под землей;
• ошибки в моделировании могут привести к авариям.

Поэтому универсальная цифровая модель — это долгожданный инструмент, который позволяет предприятиям видеть всю систему, а не только отдельные элементы.

Как может появиться полностью автономное предприятие: пошаговый сценарий

1. Создание цифрового двойника рудника
   Все процессы оцифровываются, формируется единая онтология.

2. Анализ участков на предмет автономности
   Модель показывает, где человек выполняет лишь контролирующую функцию.

3. Внедрение программных агентов
   Они выполняют рутинные операции, контролируют оборудование, регулируют параметры.

4. Объединение данных в единую платформу
   Датчики, роботы, автоматические буровые установки, дроны — всё работает через один цифровой центр.

5. Переход к автономному управлению
   Программа сама распределяет нагрузки, реагирует на изменения породы и прогнозирует риски.

Ошибка → последствие → альтернатива

• Ошибка: автоматизировать отдельные участки без общей модели.
  Последствие: аварии, нарушения цепочек, рост риска.
  Альтернатива: онтологическая модель предприятия.
• Ошибка: игнорировать природные параметры при автоматизации.
  Последствие: неработоспособность алгоритмов.
  Альтернатива: динамическое моделирование и прогнозы.
• Ошибка: внедрять ИИ без интеграции с оборудованием.
  Последствие: низкая эффективность и перегрузки.
  Альтернатива: создание цифрового двойника.

А что если такие модели появятся во всех горных компаниях

Это может полностью изменить горнодобывающую отрасль:

• опасные участки перестанут требовать присутствия людей;
• трудозатраты сократятся, а безопасность вырастет;
• планирование и прогнозирование станут точнее;
• предприятия смогут работать непрерывно;
• сокращаются аварии и затраты на ремонт.

Кроме того, цифровые модели могут стать основой для рудников будущего — полностью автономных шахт с роботизированным оборудованием.

Плюсы и минусы новой технологии

FAQ

Можно ли заменить всех работников роботом?
Нет. Даже при высокой автоматизации человек будет контролировать систему.

Подходит ли модель любому руднику?
Да, поскольку основана на универсальной онтологии.

Может ли система предсказывать аварии?
Да, анализ взаимосвязанных данных позволяет прогнозировать перегрузки и риски.

Нужны ли новые датчики и оборудование?
Не всегда — модель интегрируется с существующими системами.

Можно ли использовать технологию в других отраслях?
Да, онтологические модели подходят для энергетики, логистики и химической промышленности.

Мифы и правда о цифровизации горной отрасли

Миф: автоматизация опасна — она приведёт к росту аварий.
Правда: цифровые модели повышают безопасность, выявляя риски заранее.

Миф: такие системы нужны только крупным холдингам.
Правда: небольшие предприятия выигрывают ещё больше — благодаря точному планированию.

Миф: цифровой рудник — это фантастика.
Правда: уже существуют полуавтономные шахты в Австралии и Канаде.

Исторический контекст

История автоматизации в горном деле началась в XX веке с механизации буровых установок и первых систем контроля вентиляции. В 1990-х появились SCADA-системы, которые позволили наблюдать за рудником дистанционно. XXI век принёс роботизированные самосвалы, автономные буровые комплексы и беспилотные летательные аппараты для съёмки карьеров. Следующим этапом стала цифровизация: предприятия стремятся создать цифровые двойники — точные виртуальные копии своих производств. Разработка МИСиС логично продолжает эту линию: впервые появилась модель, способная связать все компоненты горного предприятия в единую интеллектуальную систему.